(57)【要約】過電圧保護のための部品（１０）であって、アレスタ（６）と、第１バリスタ（５ａ）及び第２バリスタ（５ｂ）と、第１接続要素（１１ａ）及び第２接続要素（１１ｂ）と、を備え、第１バリスタ（５ａ）は第１接続要素（１１ａ）と導電的に接続されており、第２バリスタ（５ｂ）は第２接続要素（１１ｂ）と導電的に接続されており、部品（１０）はバリスタ（５ａ，５ｂ）と、アレスタ（６）とを単一の素子内に一体化している、部品（１０）が記載されている。さらに、部品（１０）の過電圧保護のための使用が記載されている。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
過電圧保護のための部品であって、
アレスタと、
第１バリスタ及び第２バリスタと
第１接続要素及び第２接続要素と、
を備え、
前記第１バリスタは前記第１接続要素と導電的に接続されており、
前記第２バリスタは第２接続要素と導電的に接続されており、
当該部品は、前記第１バリスタ及び前記第２バリスタと前記アレスタとを単一の素子内に一体化されている、
部品。
【請求項２】
前記アレスタは、前記第１バリスタと前記第２バリスタとの間に配置されており、
前記第１バリスタ及び前記第２バリスタは、前記アレスタに直接隣接して配置されている、
請求項１記載の部品。
【請求項３】
前記部品は、前記第１接続要素と前記第２接続要素との間、前記第１接続要素と保護導体との間、及び／又は、前記第２接続要素と前記保護導体との間の過電圧を補償するように構成され、配置されており、
前記第１接続要素は相を表し、前記第２接続要素はＮ導体を表すか、又は前記第１接続要素はＮ導体を表し、前記第２接続要素は相を表す、
請求項１又は２記載の部品。
【請求項４】
前記第１バリスタ及び前記第２バリスタは直列に接続されている、
請求項１乃至３いずれか１項記載の部品。
【請求項５】
前記アレスタは、第１外部電極と、第２外部電極と、前記第１外部電極及び前記第２外部電極の間に配置された中央電極と、を備え、
前記アレスタは、過電圧の際に、前記第１外部電極と前記中央電極との間、及び／又は前記第２接続要素と前記中央電極との間の電気的放電を可能にする放電空間を備える、
請求項１乃至４いずれか１項記載の部品。
【請求項６】
前記第１バリスタは前記第１外部電極と導電的に接続されており、
前記第２バリスタは前記第２外部電極と導電的に接続されている、
請求項５記載の部品。
【請求項７】
前記部品はコンタクト要素を備え、
前記コンタクト要素は、前記第１接続要素と前記第２接続要素との間に生じる過電圧を補償するように構成され、配置されている、
請求項１乃至６いずれか１項記載の部品。
【請求項８】
前記コンタクト要素は短絡ブリッジを有する、
請求項７記載の部品。
【請求項９】
前記アレスタは絶縁体を備え、
前記絶縁体は、前記コンタクト要素から前記中央電極へのスパークを防止するように構成され、配置されている、
請求項５又は６を引用する請求項７又は８記載の部品。
【請求項１０】
前記アレスタは、少なくとも１つの絶縁要素を備え、
前記絶縁要素は、前記第１外部電極と前記第２外部電極との間、及び／又は、各前記外部電極と前記中央電極との間の導電接続を防止するように構成され、配置されている、
請求項５乃至９いずれか１項記載の部品。
【請求項１１】
前記絶縁要素はセラミックを含む、
請求項１０記載の部品。
【請求項１２】
前記部品は、絶縁性のシェルを備え、
前記アレスタと、前記第１バリスタ及び前記第２バリスタとは、まとめて前記絶縁性のシェル内に配置されている、
請求項１乃至１１いずれか１項記載の部品。
【請求項１３】
前記絶縁性のシェルはパウダーコーティングを備える、
請求項１２記載の部品。
【請求項１４】
過電圧保護のための部品の使用であって、
前記部品を介して、第１バリスタと、第２バリスタと、アレスタとが、単一の素子に一体化されている、
使用。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、過電圧保護部品に関する。本発明は、さらに、過電圧保護部品の使用に関する。
【背景技術】
【０００２】
過電圧保護部品は、過電圧の場合における短絡回路として使用されることができる。それにより過電圧に起因する配線及び機器の損傷を回避することができる。
【０００３】
解決すべき課題は、改良された過電圧保護部品を提供することにある。さらに、改良された過電圧保護部品の使用が提供されるべきである。
【発明の概要】
【０００４】
この課題は独立請求項による装置並びに使用によって解決される。
【０００５】
一態様によれば部品（Bauelement）が提供される。部品は過電圧に対する保護のために構成されている。部品は複合素子である。部品はアレスタ（Ableiter）、特にガスアレスタを有する。部品は第１バリスタ及び第２バリスタを有する。好ましくは、バリスタ同士は直列に接続されている。バリスタは例えば板状バリスタである。バリスタはセラミック製の基礎材料、特に酸化亜鉛を含む。
【０００６】
部品は第１接続要素及び第２接続要素、例えばケーブルを有する。第１バリスタは第１接続要素と導電接続されている。第２バリスタは第２接続要素と導電接続されている。部品は、バリスタとアレスタとを単一の素子（Bauteil）内に一体化する。このようにして、適切に相互に整合されたコンポーネントを有する、取扱いの容易な、過電圧保護のための素子が使用可能になる。素子は３つのコンポーネントの一体化によって、コンパクトであり、組み立て易い。
【０００７】
一実施形態によれば、アレスタはバリスタ同士の間に配置されている。バリスタはアレスタに直接隣接して配置されている。好ましくは、バリスタはアレスタと、例えば軟はんだによって、はんだ付けされている。このようにしてコンパクトで、安定した、信頼性のある部品が利用可能になる。
【０００８】
一実施形態によれば、部品は、第１接続要素と第２接続要素との間の過電圧を補償するように構成され、配置されている。例えば、第１接続要素はＬ導体／相に対応し、第２接続要素はＮ導体に対応するか、又はその逆である。さらに、部品は、第１接続要素と保護導体との間及び／又は第２接続要素と保護導体との間の過電圧を補償するように構成され、配置されている。このようにして、過電圧は部品を介して効果的に補償されることができる。
【０００９】
一実施形態によれば、アレスタは、第１外部電極及び第２外部電極を有する。第１バリスタは第１外部電極と導電接続されている。第２バリスタは第２外部電極と導電接続されている。アレスタは、外部電極同士の間に配置された中央電極を有する。アレスタはさらに、過電圧の際に、第１外部電極と中央電極との間及び／又は第２外部電極と中央電極との間の放電を可能にするための放電空間を有する。Ｌ導体と保護導体との間及びＮ導体と保護導体との間に生じる過電圧は、このようにして効果的に補償されることができる。
【００１０】
一実施形態において、部品はコンタクト要素を備える。コンタクト要素は例えば短絡ブリッジを有する。コンタクト要素は、第１接続要素と第２接続要素との間に生じる過電圧を補償するように構成され、配置されている。Ｌ導体とＮ導体との間に生じる過電圧はこのようにして効果的に補償されることができる。
【００１１】
一実施形態によればアレスタは絶縁体を有する。絶縁体は、コンタクト要素から中央電極へのスパーク（Ueberschlag）を防止するように構成され、配置されている。絶縁体はコンタクト要素と中央電極との間に形成されている。絶縁体は例えば板状（scheibenfoermig）に形成されている。絶縁体は好ましくはプラスチックを有する。
【００１２】
或いは、コンタクト要素と中央電極との間のスパークの防止は、コンタクト要素と中央電極との間の垂直距離の拡大によっても得られることができる。この場合、好ましくは最大垂直距離は約２ｍｍである。部品に絶縁体を組み込む場合は、コンタクト要素と中央電極との間の距離は相応に縮小化されることができる。
【００１３】
一実施形態によれば、アレスタは少なくとも１つの絶縁要素、好ましくは２つ又は４つの絶縁要素を備えている。絶縁要素は、外部電極間及び／又は各外部電極と中央電極との間の導電接続を防止するように構成され、配置されている。絶縁要素は、各外部電極と中央電極との間の中間空間内に、少なくとも部分的に配置されている。絶縁要素はセラミック、好ましくは酸化アルミニウムを含む。
【００１４】
一実施形態によれば、部品は絶縁性のシェルを有する。シェルは、部品を、接続要素を除いて、好ましくは完全に、取り囲む。特にアレスタ及びバリスタはまとめて、絶縁性シェル内に配置されている。絶縁性シェルは好ましくはパウダーコーティングを含む。絶縁性シェルによって部品は、外部に対して電気的及び機械的に絶縁されることができる。
【００１５】
さらなる態様によれば、過電圧保護のための部品の使用が記載される。部品は、２３０Ｖ電源などのさまざまな機器の入力保護として使用される。好ましくは上述した部品が記載された使用のために提供される。部品との関係で述べられた全ての特徴は使用に対しても当てはまり、逆も同様である。
【００１６】
部品によって、第１バリスタと、第２バリスタと、アレスタとが単一の素子の中に一体化される。従って、コンポーネントが最適に相互に整合された、取り扱い易く、組み立てが容易な過電圧保護部品の使用が記載される。それによって効果的で簡単な過電圧保護を得ることができる。
【００１７】
以下に記載される図面は、縮尺通りに解釈されるべきではない。むしろ、より良く図示するために、個々の寸法は拡大、縮小、又は歪められて表されることができる。
【００１８】
互いに同一の要素、又は同じ機能を果たす要素は、同じ参照符号で示されている。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】従来技術による過電圧保護のための電気回路を示す図である。
【図２】第１実施形態による過電圧保護部品を示す図である。
【図３】図２による部品の部分領域の断面図を示す図である。
【図４】図３による部分領域の斜視図を示す図である。
【図５】さらなる実施形態による過電圧保護部品の断面図を示す図である。
【図６】図５による部品の斜視図を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
図１は、従来技術による過電圧保護のための電気回路を示す。回路１は、３つの別個の又は独立のコンポーネントを有する。回路１は特に、第１バリスタ５ａ及び第２バリスタ６ｂと、アレスタ６とを備える。
【００２１】
バリスタ５ａ，５ｂは直列に接続されている。第１バリスタ５ａは接点（Knotenpunkt）７を通ってＬ導体（相）２と導電接続されている。第２バリスタ５ｂは接点８を通ってＮ導体３と導電接続されている。両バリスタ５ａ，５ｂは、さらなる接点９を通ってアレスタ６と導電接続されている。アレスタ６は好ましくはガスアレスタである。アレスタ６は保護導体（PE導体）４と導電接続されている。
【００２２】
回路１は、Ｌ導体２とＮ導体３との間の過電圧、又は、L導体２若しくはN導体３と保護導体４との間の過電圧に対する保護である。Ｌ導体２とＮ導体３との間の過電圧の際に、直列に接続された両バリスタ５ａ，５ｂは電圧を制限する。Ｌ導体２と保護導体４との間、又は、Ｎ導体３と保護導体４との間の過電圧の際に、アレスタ６は点火し、その後直列に接続されるバリスタ５ａ，５ｂは、アレスタ６が消弧する（verloescht）まで続流（Folgestrom）を制限する。アレスタ６は、通常非常に高い要求電圧（Ansprechspannung）を有するので、製造に伴う絶縁試験における過電圧保護は必要ではない。より小さい作動電圧は、絶縁試験が許容する場合には、可能となる。例えば、作動電圧は１５００Vと７５００Vの間、例えば３６００Vである。
【００２３】
かかる入力保護における問題は、複数のコンポーネント（バリスタ、アレスタ）を相互に整合させることである。これらは、電源電圧、予想される障害負荷（Stoerbelastung）、絶縁試験電圧レベル、及びスペース要件に適合していなければならない。
【００２４】
そこで、図２乃至図６に関連して、効果的に過電圧からの保護をし、個々のコンポーネントが相互に及び外的要求（設置状況、絶縁試験）に対して最適に適合されている部品１０が記載されている。
【００２５】
図２は、第１実施形態による、過電圧保護のための部品１０を示す。部品１０は円筒形状（zylinderfoermig）に形成されている（図６参照）。部品１０は、複合素子である。部品１０は、上述のコンポーネントを単一の素子に一体化する。特に、部品１０は、第１バリスタ５ａと、第２バリスタ５ｂと、アレスタ６とを備える。
【００２６】
バリスタ５ａ，５ｂは、板状又は小板状（Scheiben- bzw. plattchenformig）に形成されている。バリスタ５ａ，５ｂは好ましくは板状バリスタである。好ましくは、バリスタ５ａ，５ｂはセラミック基材として酸化亜鉛（ＺｎＯ）を含む。第１バリスタ５ａは第１接続要素１１ａ（ここではＬ導体２）と導電的に接続されている。第２バリスタ５ｂは第２接続要素１１ｂ（ここではＮ導体３）と導電的に接続されている。もちろん、第１バリスタ５ａはＮ導体３とも導電接続されることができ、第２バリスタ５ｂはＬ導体２とも導電接続されることができる。接続要素１１ａ，１１ｂは例えば接続ケーブルを備える。接続要素１１ａ，１１ｂは、好ましくは各バリスタ５ａ，５ｂに、例えばバリスタ５ａ，５ｂの側面にはんだ付けされている（図５及び６）。
【００２７】
アレスタ６はバリスタ５ａ，５ｂ間に埋め込まれている。特に、各バリスタ５ａ，５ｂの側面は、好ましくはアレスタ６の側面に直接隣接している。バリスタ５ａ，５ｂは、アレスタ６と、好ましくは軟質はんだによって、はんだ付けされている（図６の軟質はんだ点１９参照）。
【００２８】
アレスタ６は、３つの電極を有する。アレスタ６は、第１外部電極１３ａ及び第２外部電極１３ｂを有する。アレスタ６は、外部電極１３ａ，１３ｂの間に配置された中央電極１２を有する。第１外部電極１３ａは第１バリスタ５ａと導電接続されている。第２外部電極１３ｂは第２バリスタ５ｂと導電接続されている。中央電極１２は第３接続要素１１ｃと、好ましくは接続ケーブルと導電接続されている。第３接続要素１１ｃは、上述の保護導体４を構成する。好ましくは外部電極１３ａ，１３ｂ及び中央電極１２は、銅又は鉄‐ニッケル合金を含む。
【００２９】
外部電極１３ａ，１３ｂ間には、ガス充填された中空空間２０が形成されている。中空空間は好ましくは希ガスによって充填されている。あるいは、ガスは例えば空気又はガス混合物であることができる。ガス混合物は、アルゴン、ネオン及び水素の素材のうちの１つ以上を含むことができる。中央電極１２は、アレスタ６の上面及び下面のうちの１つから中空空間２０内へ突出している。
【００３０】
ガス充填された中空空間２０は、特にスパークギャップとして用いられることができる。相応にガス充填された中空空間２０は、外部電極１３ａ，１３ｂと中央電極１２との間に、所定の絶縁破壊電圧（Durchschlagsspannung）を越えない電圧が印加されている限り、絶縁的に作用する。絶縁破壊電圧を超える場合は、ガス充填された中空空間２０内に配置されガスはイオン化され、各外部電極１３ａ，１３ｂは中空空間２０内に形成されたスパークギャップを通って中央電極１２と導電接続される。このようにして短絡に至り得る。この短絡が部品１０内で引き起こされることによって、部品１０に接続された回路アレンジメントは損傷から保護されることができる。
【００３１】
第１接続要素１１ａ（Ｌ導体２）と第３接続要素１１ｃ（保護導体４）との間に過電圧が生じる場合も、（第２接続要素１１ｂと第３接続要素１１ｃとの間の）別の側の自動的な点火が行われ、逆も同様である。従って、スパークギャップの点火に自己的には至らなかった小さい過電圧でさえも減少されることができる。そのため、Ｌ導体２もＮ導体３も常に効果的に過電圧から保護される。
【００３２】
部品１０はさらにコンタクト要素１７、好ましくは短絡ブリッジ、を備える。コンタクト要素１７は、アーチ形状（buegelformig）に形成されている。コンタクト要素１７は例えば銅、鉄及び／又はニッケルを含む。
【００３３】
コンタクト要素１７は、バリスタ５ａ，５ｂ間の導電接続を確立するように構成されている。特にコンタクト要素１７は、第１接続要素１１ａと第２接続要素１１ｂとの間に生じる過電圧を補償する。換言すると、コンタクト要素１７を用いて、Ｌ導体２とＮ導体３との間に（図１参照）生じる電圧が補償されることができる。
【００３４】
好ましくはコンタクト要素１７は外部電極１３ａ，１３ｂに取り付けられ、特にクリップ止めされている（図５及び６参照）。この目的のためにコンタクト要素１７は、コンタクト要素１７の端部に配置され、例えばはんだ付けされた、好ましくは２つのクリップ２２を有する。クリップ２２及びコンタクト要素１７は一体的に構成されることもできる。
【００３５】
クリップ２２は例えば半円形状（halbkreisformig）に形成されている。クリップ２２はフレキシブルに又は可撓性に形成されている。クリップ２２は弾性的に変形可能である。クリップ２２は半径方向に弾力があるように形成されている。クリップ２２は部品１０の上に、特に外部電極１３ａ，１３ｂの位置に配置され、垂直方向に部品１０の所で沿って移動し（an dem Bauelement 10 entlangbewegt）、ここで、クリップ２２及び特にその端部は半径方向外側に移動する。クリップ２２が最終位置に達し、各外部電極１３ａ，１３ｂの外部領域を少なくとも部分的に覆うと、クリップ２２は半径方向内向きに戻るように解放され（in die radial nach innen liegende Richtung zuruckentspannt）、コンタクト要素１７はクリップ止めされる（図６）。
【００３６】
本実施形態において、コンタクト要素１７と中央電極１２との間に絶縁要素又は絶縁体１６が配置されている。絶縁体１６は例えばプラスチックを含むことができる。絶縁体１６を用いて、コンタクト要素１７から中央電極１２へのスパークを防止することができる。
【００３７】
各外部電極１３ａ，１３ｂと中央電極１２との間には、さらにそれぞれ絶縁要素１４、好ましくはセラミックが形成されている。絶縁要素１４は板状に形成されている。絶縁要素１４は例えばセラミック板である。セラミックは酸化アルミニウムを含む。絶縁要素１４を用いて、電極１３ａ，１３ｂ及び１２間の電気的接続を防止することができる。
【００３８】
部品１０は、さらに絶縁性のシェルによって取り囲まれている。部品１０の個別のコンポーネントは、接続要素１１ａ，１１ｂ及び１１ｃを除いて、全てまとめて絶縁性のシェル１８内に配置されている。図２に示されるように、部品１０のコンタクトのために接続要素１１ａ，１１ｂ及び１１ｃは、シェル１８の所定の位置において貫通している。絶縁性のシェルは、好ましくはパウダーコーティングを有する。絶縁性のシェル１８は、部品１０の外部への電気的及び機械的絶縁のために働く。
【００３９】
部品１０は、発生する過電圧を効果的に補償するために設計されている。特に、片側当たり数ｋＡ８／２０μｓの負荷に耐えるように設計されている。
【００４０】
部品１０は、図１に示される過電圧補償のためのコンポーネントを、初めて１つの素子に一体化する。個別のコンポーネントを１つの素子に組み込むこと（Integration）によって、部品１０は取扱いが容易になる。さらに、その省スペースな構成及びその容易な組み立てによって特徴付けられる。
【００４１】
例えば部品は、３ｃｍ以下、例えば２．８ｃｍの長さ又は水平方向の広がりを有する。接続要素１１ａ，１１ｂ，１１ｃを有する部品の高さ又は垂直方向の広がりは、好ましくは２．５ｃｍ以下、例えば２．２ｃｍである。接続要素１１ａ，１１ｂ，１１ｃ無しでは、高さは、好ましくは１．５ｃｍ以下、例えば１ｃｍになる。もちろん部品に対する、より大きい長さ及び高さも考えられる。例えば長さは５ｃｍ以下であってもよい。接続要素１１ａ，１１ｂ，１１ｃ無しの高さは２ｃｍ以下であることができる、
【００４２】
図３及び４は、図２による部品１０の部分領域の断面図及び斜視図を示す。特に、両外部電極１３ａ，１３ｂ、中央電極１２及び絶縁要素１４を有するアレスタ６を示す。外部電極１３ａ，１３ｂ間には、ガス充填された中空空間２０が形成されている。
【００４３】
アレスタ６は円筒形状に形成されている（図４）。アレスタ６は、水平軸１５まわりに鏡面対称（spiegelsymmetrisch uｍ）に構成されている（図３）。さらにアレスタ６は垂直軸２１まわりに鏡面対称に構成されている（図３）。アレスタ６は１．５ｃｍ以下の長さを有する。例えばアレスタ６は１．１ｃｍの長さを有する。アレスタ６は、１ｃｍより小さい、例えば０．９ｃｍの直径を有する。
【００４４】
図５及び６はさらなる実施形態による、過電圧保護のための部品１０の断面図及び斜視図を示す。図５及び６において、部品は見やすさの理由から、絶縁シェル１８無しで示されている。図２による部品１０のように、本実施形態における部品１０は、水平軸１５まわりに鏡面対称に構成されている（図５）。
【００４５】
図２との関係で表された部品１０とは対照的に、ここではコンタクト要素１７と中央電極１２との間に絶縁体１６が形成されていない。しかしながら、コンタクト要素１７と中央電極１２との間のスパークの防止のために、本実施形態において、コンタクト要素１７と中央電極１２との間の垂直距離が拡大されている。垂直距離は例えば２ｍｍである。コンタクト要素１７と中央電極１２との間の拡大された距離によって、電圧は２ｋVまで効果的に保障されることができる。
【００４６】
部品１０の全てのさらなる特徴は、図２との関係で表された特徴に相応する。
【００４７】
ここで挙げられた対象の説明は、個別の特定の実施形態には限定されない。むしろ個別の実施形態の特徴は、技術的に有意である限り、任意に相互に組み合わせられることができる。
【符号の説明】
【００４８】
１      回路
２      相／Ｌ導体
３      中性線／Ｎ導体
４      保護導線／ＰＥ導体
５ａ    第１バリスタ
５ｂ    第２バリスタ
６      アレスタ
７      接点
８      接点
９      接点
１０    部品
１１ａ  第１接続要素
１１ｂ  第２接続要素
１１ｃ  第２接続要素
１２    中央電極
１３ａ  第１外部電極
１３ｂ  第２外部電極
１４    絶縁要素
１５    水平軸
１６    絶縁体
１７    コンタクト要素
１８    シェル
１９    はんだ点
２０    中空空間／放電空間
２１    垂直軸
【図１】
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【図２】
2019527932.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【国際調査報告】
2019527932.tif 000009
2019527932.tif 000010
2019527932.tif 000011
2019527932.tif 000012
2019527932.tif 000013
2019527932.tif 000014